6ES7526-1BH00-0AB0型号介绍
二.控制原理
图１为热封切机设备图，整个制袋过程主要分为抬刀，定位，封切三个部分。热封刀与切刀的上下往复运动由主变频电机控制， 袋长定位由伺服电机带动送料辊控制，另外光电传感器（又称光电眼） 、温控器、接近开关，做为传感元气件，负责时间的判断与控制信号的发出，使执行器件之间确立逻辑关系。PLC 做为核心程序的载体，负责脉冲信号的发送及各种控制信号的转化与流通，终控制各执行机构的运转与协调。触摸屏作为人机界面负责人机对话，用于设置参数及监控整台机器运行状况，通过触摸屏可以进行调整袋长、清零、复位、点动等操作；还可以显示袋长数值和被加工袋的数量等。
下图为热封切机的控制原理框图：
三.工艺说明
１.系统上电
程序初始化，输入袋长数值，调整温度仪，使封刀的温度达到热封的需要（封刀的温度，应根据主电机的转速高低进行设定，以胶袋封口处结实耐拉为准。封刀温度偏低，会导致胶袋封口处不牢。若封刀温度偏高，会导致胶袋封口处烫穿，因此，应根据主电机转速及封口时间长短进行调节） ；进入手动调节模式，检查机械部分，伺服系统，变频器等是否可以正常工作，调节色标光电眼，使其能够感应色标变化。
２.制作袋子
点击触摸屏自动运行按钮，主变频电机工作，通过机械连杆带动封刀和切刀上下往复运动，切刀每向上运动一次，伺服信号就导通一次，由 PLC 发送脉冲控制伺服电机运转，脉冲的个数决定了伺服电机转动的圈数，脉冲的频率决定了伺服电机的转速，伺服电机通过同步带带动送料辊送料，伺服电机必须在切刀下降到
承切皮辊之前完成定位，当切刀和封刀下切后，胶袋形成，当切袋个数到达预设个数或按下急停按钮时， 在生产完当前胶袋后停机， 切刀和封刀停在高位停车处。
制袋机一般具有两种封切方式：空白袋定长封切和寻标封切，当选择空白袋定长封切时色标光电眼不起作用，PLC 程序根据切袋长度、机械传动比、伺服驱动器的电子齿轮比、伺服电机编码器的线数以及送料辊的周长，计算出伺服系统定位所需要的脉冲数， 然后由驱动器驱动伺服电机带动送料辊转动送出一定长度的胶袋，从而实现白袋定长封切；当选择寻标封切时，其过程如下，伺服启动信号导通，伺服电机按照PLC程序预先设定的运动曲线进行加速运动、恒速运动、减速运动、低速追色，如图3所示，PLC接收到追色信号时，通过中断方式立即停止伺服电机。一般追色长度为10mm，并且要求追色信号只能在追色范围内起作用，其它范围内需屏蔽掉其干扰信号。追色封切调试时，在人机界面上设定好伺服电机的恒速速度，先将加速时间、减速时间设长，再调低速追色速度，尽可能提高低速追色速度，以追色平稳、准确为准。调整好追色速度后，再调加速时间、减速时间，尽可能调短加减速时间，以胶袋与出料辊不发生相对滑动及追色平稳为准。 PLC 程序在追色封切时， 对追色信号记数， 连续三次检测不到时， PLC停止各电机运转，并驱动报警器报警。同时 PLC 程序对批量记数，当批量达到预警值时，PLC 驱动报警器报警提示。
四.伺服系统简介
本机采用的伺服系统为南京埃斯顿公司生产的 EDB 系列伺服， 驱动单元采用美国TI 公司新数字信号处理器 DSP 为核心，选用三菱公司工业级智能功率模块（IPM），而且所选 IPM 的容量比通常标定相同功率的同类伺服产品要大一个等级，因而具有过载能力强、抗负载扰动能力强、起动力矩大等特点；采用自抗扰控制和速度观测控制，比传统的 PI 控制技术具有更好的动态和稳态性能；支持多种通讯方式，RS232,RS422/RS485,CAN 或 Profibus；驱动器将位置控制、速度控制、 转矩控制这三种控制方式合为一体， 并且可以进行各控制模式的动态切换，使用更加灵活柔性；具备控制超速、过流、过载、主电源过压欠压、编码器异常、制动异常、位置偏差等多项在线检测与诊断，使控制过程一目了然。电机为三相永磁同步伺服电机，具有三倍过载能力，3000RPM 的额定转速，2500p/r 的码盘反馈脉冲精度。
机械参数：
机械传动减速比 1：3
胶辊直径 66mm
精度要求：袋长精度小于 0.5mm，伺服电机编码器脉冲数为 2500P/R，通过四倍
频转换后，分辨精度达到 10000p/r,即 v 伺=360°/10000=0.036°，电机输出到
送料辊有 3:1 的减速比，实际检测精度达到：
v 辊=360°/(10000×3)=0.012°
对应的袋子长度分辩精度为：
vl 辊=πD×(0.012°/360°)=207.24×0.000033=0.006839mm
故其本身误差远远小于 0.5mm，引起定位误差较大的真正原因是由于伺服电机起停不够平滑， 停车时抖动， 故要根据伺服电机的起停速度调整合适的速度环、位置环增益与加减速时间，调试过程如下：
a）将位置环增益即先设在较低值，然后在不产生异常响声和振动的前提下，逐
渐增加速度环的增益至大值。
b）逐渐降低速度环增益值，同时加大位置环增益。在整个响应无超调、无振动
的前提下，将位置环增益设至大。
c）速度环积分时间常数取决于定位时间的长短，在机械系统不振动的前提下，
尽量减小此值。
d）随后对位置环增益、速度环增益及积分时间常数进行微调，找到佳值。
e）适当调整位置指令一次滤波时间常数。
五. 总结
该机械是在传统老式机械的基础上运用 ESTUN 伺服控制系统改造而成， 具有效率提高；良品率提高；封切精度提高；调试方便快捷；运行过程平稳；机械结构简单等特点。具有更高的技术和更合理的性能价格比。
1 SIMADYN D控制系统简介
1.1 运算速度快
SIMADYN D控制系统的主流CPU是PM5和PM6(PM4目前已经很少使用)。其中PM5是32位的CPU，其主频为32MHz,有4Mbytes DRAM， 64Kbytes SRAM，小运行周期可达0.lms，应用程序控制回路的运行周期可到0.6ms左右；PM6是64位的CPU，其主频为128MHz，有8Mbytes DRAM，256Kbytes SRAM，小运行周期可达0.1ms,应用程序控制回路的运行周期可到0.5ms左右。这样高的运算速度完全可以满足各种工业自动化的控制要求。
1.2 功能强
SIMADYN D控制系统是一种多任务、多处理器、实时控制系统。SIMADYN D有6槽、12槽、24槽3种机架可供选择，一个机架中多可以配置8块CPU模板，每块CPU可以并行处理67个任务，每个任务中多可以包含1O000个功能模块，而且可以根据需要对每个功能模块配置时钟周期，时钟周期有五种选择方式（T1-T5）[1]。
1.3 编程灵活
SIMADYN D的开发环境使用的是基于UNIX操作系统下面向图形的配置语言STRUC G或STRUC L。SIMADYN D同时也支持基于bbbbbbs操作系统下面向图形的配置语言CFC。用户可以根据自己的需要灵活选用不同的编程语言对系统进行控制。
1.4 产品种类齐全、可扩展性强
SIMADYN D控制系统拥有丰富的硬件模块。机架有6槽、12槽、24槽3种，同时还有各种各样的I/O模块和接口模块，用户可以根据自己的实际情况任意选用不同的机架、电源、处理器、I/O模块和接口模块，从而构成满足各种要求的控制系统。同时该系统还可以通过DP网、工业以太网与SIEMENS的PLC 或者其它自动化公司的产品进行通讯[2]。
2 邯钢CSP厂换辊控制系统的硬件构成
邯钢CSP厂换辊系统分为两级：二级过程控制和一级基础自动化。
2.1 二级过程控制
二级过程控制包括1台ALPHA机和1台过程服务器。其中ALPHA机通过以太网接收一级基础自动化级送来的物料信息、钢种、来料厚度、目标厚度、来料温度等。并将基础自动化级实时传送过来的各种过程参数(辊缝、压力、温度、电压、电流、转速、力矩等)，在线计算出一个实用的轧制规程，并实时传送到基础自动化级，控制相应的执行机构动作。在换辊时二级过程控制负责接收一级基础自动化传送来的轧辊数据(由操作工在COROS监控站上输人)，如辊径、凸度、垫板厚度以及辊的ID号。并实时计算出换辊后阶梯板所需要选择的位置，将其反馈给基础自动化以便进行对辊缝的设置和轧机的标定[3]。
2.2 一级基础自动化级
邯钢CSP厂共有6架精轧机组，每一架轧机有一个换辊OP操作面板和3个本地换辊ET200站，整个换辊控制系统由一套SIMADYN D来负责。我厂换辊PLC的整个硬件配置如下图1所示，包括1个SIMADYN D机架，6个换辊操作OP面板，18个ET200控制站。
图1 换辊SIMADYN D系统的硬件配置图
SIMADYN D机架是整个换辊控制系统的核心，它选用一个24槽机架作为框架，其中配置以下一些模板，SIMADYND 控制系统基本组成；
2.2.1 6块CPU模板
我们的CPU模板使用的是PM5系列处理器。其中每一块CPU模板负责一架轧机的换辊功能，每块CPU模板都配有一个MS52存储卡，存储相应轧机换辊功能的用户程序。PM5板上带有RS-485串行接口；还有与外围连接的I/O接口，可以连接数字量输入/输出；CPU模板上的七段数码可以显示故障和错误的代码，正常运行时显示的是CPU的顺序数；板上带有复位按钮;它也不需要单独的风扇冷却。
2.2.2 6块IT41模板
每一块IT41模板与一块PM5配合使用，用于过程信号及监测信号的输入或输出，与外部的继电器和执行机构等连接。IT41是一款数字量/模拟量输入/ 输出模板，可以连接4路模拟量输入、4路模拟量输出、20个数字量输入、16个数字量输出。完全可以满足现场的各种设备连接。
2.2.3 1块MM4模板
在该机架的第三槽使用了一块MM4通讯缓冲模板，配合6块PM5处理器工作，提高系统的实时性和多任务处理能力，MM4模板内置2MB RAM.
2.2.4 1块EA12模块
在机架的第十六槽内使用了一块EA12模块，EA12模板作为接口模块可以实现8个模拟量的输出。
2.2.5 1块CS7模块
其中二十二和二十三槽使用了CS7通讯板，用于SIMADYN D系统与其他设备之间的通讯，以及多个SIMADYN D系统之间的通讯。CS7通讯板可以配置附加通讯子板完成不同的通讯功能，本系统中通讯子板有3块：一块SS4采用DUST协议，实现SIMADYND与PC机之间的数据通讯，主要任务是支持CFC在线监控和调试；两块SS52子模板，块SS52采用PROFIBUS DP/MPI协议，以实现SIMADYN D与OP47换辊操作画面之间的通讯，第二块SS52用来实现SIMADYN D和现场控制ET200站的通讯[3]。
2.2.6 1块CS22模板
第二十四槽配置一块CS22模板，CS22模板作为太网通讯的接受模块，用来实现主SIMADYN D系统与从SIMADYN D系统之间的通讯。
图2 换辊操作界面图
2.2.7 6个换辊OP操作画面
OP操作画面是用来完成相应轧机换辊作业的人机界面，它既可以进行工作辊更换，又可以进行支承辊更换，操作人员只需按照画面程序步骤，进行相应的操作即可完成换辊作业。在工作辊更换时完全是程序自动控制，操作人员只需确认设备的位置和换辊条件是否具备，执行相应的功能键即可。换辊作业的人机界面如上图2所示，各种操作非常方便，设备的动作既可以自动进行，也可以选择维修模式手动进行。
2.2.8 18个ET200站
每架轧机有3个ET200站，这三个ET200站的主要功能是控制相应轧机的检测设备和执行设备，它们通过PROFIBUS总线实现现场设备与SIMADYN D控制系统的通讯。
3 邯钢CSP厂换辊控制系统的软件实现
在软件方面我厂SIMADYN D系统采用的是西门子STRUC G图形化编程软件，SIEMENS公司提供的功能块（FB）也非常丰富，可以实现各种运算、逻辑、转换、和通讯等功能，用户也可以自己设计和定义一些特殊的功能块，完全可以满足各种控制系统的要求。STRUC G编程软件运行在UNIX操作系统下，其稳定性和安全性特别高[4]。如下图3所示是STRUC G软件中主程序的运行界面。
图3 SIMADYN D系统的软件运行环境
如图3在主程序的窗口下面有两个信息窗口，这两个信息窗口可以记录对主程序所做过的各种操作，如程序的编译、参数的修改、功能块的连接等。此外SIMADYN D有一种在线调试软件IBS，利用IBS可以在线修改参数值、功能块间的连接或功能块的添加和删除，以及远程调试（需要利用附加的bbbEMASTER软件共同完成），同时也可以进行远程诊断[4]。
由于在连铸连轧生产线上，生产节奏非常快，如果在换辊中设备遇到问题，通常可以在程序中临时封点强制满足换辊条件，快速完成换辊作业。在STRUC G环境下程序的封点特别方便，我们可以利用SIMADYN D机架上CS7通讯板的子板SS4实现SIMADYN D系统与计算机的通讯，只要将计算机内程序在线即可进行信号的强制，使换辊作业自动完成。
本系统从1999年投人运行以来，运行效果较好，在长期的应用中，证明了此系统具有结构简单、控制精度高、响应速度快、可靠性高等优点。不但为我厂的顺利生产创造了良好条件，同时也为其他冶金、造纸、纺织等行业的系统建设与改造积累了丰富知识和实践经验